Submitted by Ricardo Magno Lopes da Silva (ricardo.magnolopes@gmail.com) on 2019-01-23T12:18:26Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Ricardo Magno Lopes da Silva.pdf: 5243589 bytes, checksum: 569fbcb2d89d81df48d323d3c812340b (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2019-01-24T12:27:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_rml_me_bauru.pdf: 5243589 bytes, checksum: 569fbcb2d89d81df48d323d3c812340b (MD5) / Made available in DSpace on 2019-01-24T12:27:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_rml_me_bauru.pdf: 5243589 bytes, checksum: 569fbcb2d89d81df48d323d3c812340b (MD5) Previous issue date: 2018-12-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A técnica de autoenrolamento de nanomembrana foi utilizada neste trabalho para a fabricação de capacitores ultracompactos (UCCap), permitindo a caracterização de filmes finos de materiais orgânicos e híbridos. O método é conhecido como roll-up, e consiste na formação de uma nanomembrana tensionada, elaborada a fim de produzir estruturas autosustentadas, que promovem o enrolamento do sistema ao serem libertadas de um substrato, determinando uma arquitetura em 3D. Neste trabalho, a tecnologia de nanomembranas foi utilizada com o objetivo de determinar as propriedades elétricas e dielétricas, sob diferentes temperaturas, de camadas de moléculas semicondutoras (CoPc, CuPc e F16CuPc) e de camadas de estruturas híbridas metal-orgânicas (HKUST-1). A caracterização desses materiais em nanoescala foi possível por meio de sua incorporação em UCCap. Os dispositivos foram caracterizados por medidas de espectroscopia de impedância e corrente elétrica. Em filmes finos das ftalocianinas (= 5 nm) na temperatura ambiente (≈ 296 K), foram encontrados valores de 2,1 ± 0,5 para a constante dielétrica da CoPc (kCoPc), 3,1 ± 0,6 para a CuPc (kCuPc) e 1,2 ± 0,6 para F16CuPc (kF16CuPc). As propriedades elétricas / dielétricas dos filmes das ftalocianinas foram analisadas sob diferentes temperaturas e filmes de CoPc foram explorados na presença de campos magnéticos aplicados com valores de magnitude entre - 500 e + 500 mT. As camadas de HKUST-1 incorporadas ao UCCap possibilitaram a determinação do valor de 3,2 ± 1,6 para sua constante dielétrica (kHKUST-1) à ≈ 296 K. Os valores encontrados para os materiais estudados como camada dielétrica em capacitor no estado-sólido são condizentes com valores encontrados na literatura, determinados nas mesmas condições de temperatura a partir de outros métodos de caracterização. O alto valor de incerteza do cálculo se deve ao pequeno espaço amostral utilizado até então. Foi constatado que a estratégia relatada consiste em uma metodologia adequada para determinação de algumas propriedades de filmes finos orgânicos e híbridos, com potencial para aplicação no estudo de outros materiais em escalas nanométricas. / The rolled-up nanomembrane-based technique was used in this work to the manufacture of ultracompact capacitors (UCCap), allowing the characterization of thin films of organic and hybrid materials. The method, known as roll-up, consists in the formation of a strained nanomembrane, elaborated in order to produce self-supported structures that promote the winding of the system when released from a substrate, determining a 3D architecture. In this work, the nanomembrane technology was used to determine the electrical and dielectric properties, for different conditions of temperatures, in layers of semiconductor molecules (CoPc, CuPc and F16CuPc) and layers of hybrid metal-organic structures (HKUST-1). The characterization of these materials at nanoscale was possible by their incorporation into UCCap. Current-voltage and impedance spectroscopy measurements were used to characterize the devices. For thin films of the phthalocyanines (= 5 nm) at room temperature (≈ 296 K), values of 2,1 ± 0,5 were found for CoPc dielectric constant (kCoPc), 3,1 ± 0,6 for CuPc (kCoPc) and 1,2 ± 0,6 for F16CuPc (kF16CoPc). The electrical / dielectric properties of the phthalocyanine films were analyzed under different temperatures and CoPc films were screened in the presence of applied magnetic fields with magnitude values between - 500 and + 500 mT. The HKUST-1 layers incorporated into the UCCap allowed the determination of a value of 3,2 ± 1,6 for its dielectric constant (kHKUST-1) at ≈ 296 K. The values found for the materials studied as dielectric layer of a solid-state capacitor are consistent with values found in literature, determined in the same temperature conditions yet by other characterization methods. The high uncertainty value of the calculation is due to the small number of samples explored until then. It was verified that the reported strategy consists an adequate methodology for determination of some properties of organic and hybrid thin films, with potential for application in the study of other materials in nanometric scales. / 88882.143501/2017-01

Submitted by Paula Andreia Petrini (paula.petrini@yahoo.com.br) on 2018-05-02T16:19:17Z No. of bitstreams: 1 2018_Dissertação_MS_Paula_Petrini_final.pdf: 4085214 bytes, checksum: da32a03d5bb301af130de6f96b52316f (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2018-05-03T12:28:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 petrini_pa_me_bauru.pdf: 4085214 bytes, checksum: da32a03d5bb301af130de6f96b52316f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-03T12:28:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 petrini_pa_me_bauru.pdf: 4085214 bytes, checksum: da32a03d5bb301af130de6f96b52316f (MD5) Previous issue date: 2018-03-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Conhecido como o ramo da ciência que utiliza camadas moleculares ativas para agregar novas funcionalidades a dispositivos, a eletrônica molecular apresenta propostas promissoras para o futuro. Uma classe de pequenas moléculas semicondutoras que vem sendo explorada devido ao seu potencial na fabricação de diferentes dispositivos é a das ftalocianinas de cobre (CuPc). Entretanto, poucos trabalhos presentes na literatura relatam a relação entre a características elétricas dos filmes orgânicos e sua espessura em nanoescala. Tal fato é explicado pela dificuldade na deposição de contatos elétricos sobre as camadas moleculares, dado que os métodos atualmente empregados podem vir a danificá-las. Nesse contexto, essa dissertação apresenta a fabricação de um capacitor hibrido ultracompacto (h-Cap) constituído por metal / óxido dielétrico / camada molecular / Metal como uma plataforma para acessar as propriedades elétricas de camadas moleculares. Utilizando como a camada metálica a combinação de filmes finos de ouro, titânio e cromo, óxido de alumínio (Al2O3) para o dielétrico e filmes finos de CuPc como camadas moleculares, os h-Caps são fabricados a partir da técnica roll-up. Para a deposição dos filmes metálicos foi utilizado a técnica de evaporação térmica por feixe de elétrons, a técnica de deposição por camada atômica foi utilizada para a deposição do Al2O3 e pôr fim a técnica de deposição por evaporação por filamento resistivo para as camadas moleculares de CuPc. As características geométricas e estruturais dos h-Caps foram obtidas utilizando microscópios ópticos e eletrônico de varredura. Para a caracterização topográfica do filme de CuPc foi utilizado um microscópio de força atômica. Quanto a caracterização elétrica, foram realizadas medidas de corrente-tensão nos dispositivos, com a finalidade de obter os parâmetros de transportes. A resposta dielétrica do dispositivo foi avaliada utilizando a técnica de espectroscopia de impedância de modo a fornecer medidas de capacitância-frequência, permitindo relacionar a espessura e a constante dielétrica do filme de CuPc (kCuPc). Para os filmes de CuPc entre 5 a 20 nm foi obtido o valor de kCuPc = 4,5 ± 0,5, mostrando que a técnica proposta é uma excelente alternativa para caracterização dielétrica de camadas ultrafinas de semicondutores orgânicos. / Known as the branch of science that uses active molecular layers to add new functionality to devices, molecular electronics presents promising proposals for the future. A class of small semiconductor molecules being exploited due to its potential in the manufacture of different devices is that of copper phthalocyanines (CuPc). However, few papers in the literature report the relationship between the electrical characteristics of organic films and their thickness at the nanoscale. This fact is explained by the difficulty in the deposition of electrical contacts on the molecular layers, since the methods currently used may damage them. In this context, this dissertation presents the fabrication of an ultracompact hybrid capacitor (h-Cap) consisting of metal / dielectric oxide / molecular layer / metal as a platform to access the electrical properties of molecular layers. Used as the metallic layer is the combination of thin films of gold, titanium and chromium, aluminum oxide for the dielectric and thin films of CuPc as molecular layers, the h-Cap are formed from the roll-up technique. For the deposition of the metallic films was used the thermal evaporation technique by electron beam, the technique of deposition by atomic layer was used for the deposition of Al2O3 and finally the technique of deposition by evaporation by resistive filament for the molecular layers of CuPc . The geometric characteristics of the h-Caps were obtained using optical and scanning electron microscopes. For the topographic characterization of the CuPc film was used to an atomic force microscope. As for the electrical characterization, current-voltage measurements, the h-Caps were evaluated as a function of CuPc thickness (5 to 50 nm) in order to extract their transport parameters. The dielectric response of the device was evaluated using the impedance spectroscopy technique to provide capacitance-frequency measurements, making it possible to relate the thickness and dielectric constant of the CuPc film (kCuPc). For the CuPc films between 5 and 20 nm, the value of kCuPc = 4.5 ± 0.5 was obtained, showing that the proposed technique is an excellent alternative for the dielectric characterization of ultrafine layers of organic semiconductors.

Orientadores: Christoph Friedrich Deneke, Eduardo Granado Monteiro da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-25T16:50:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MercesSilva_Leandrodas_M.pdf: 8926273 bytes, checksum: 010f49f410852b0ba0278adfc3e091fa (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Nanomembranas livres são definidas como filmes ultrafinos constituídos por metais, óxidos ou semicondutores, com espessuras nanométricas e vastas áreas superficiais. São obtidas em geral por um processo de subcorrosão seletiva de uma camada de sacrifício, cujo papel é liberá-las gradualmente, permitindo que o relaxamento da energia elástica nelas armazenada aconteça de maneira controlada, garantindo a integridade final das estruturas. Neste trabalho, nanomembranas livres de Si suportadas por um substrato de SOI foram utilizadas como substratos complacentes para o crescimento de ilhas de InAs em uma câmara de MBE. Além disso, nanomembranas metálicas tensionadas (Ag/Ti/Cr/Ag) foram utilizadas na obtenção de microtubos metálicos enrolados. Análises detalhadas da morfologia das amostras, das estruturas das ilhas e dos microtubos, do strain em ambos os sistemas e de suas possíveis aplicações foram realizadas. A microscopia eletrônica de varredura mostrou que as estruturas permaneceram íntegras após as deformações. A microscopia de força atômica revelou uma baixa densidade de ilhas no topo das nanomembranas de Si. Ademais, possibilitou o aperfeiçoamento de parâmetros superficiais das nanomembranas metálicas e o enrolamento de microtubos com diâmetros pré definidos, garantindo convergência com o modelo analítico. Técnicas de difração de raios X e modelagem por elementos finitos foram utilizadas para elucidar os estados de strain observados em ambas as estruturas. As simulações das curvaturas do substrato complacente de Si e do microtubo metálico sugeriram, respectivamente, um gradiente de strain dependente da posição lateral de cada ilha na nanomembrana e coeficientes de strain constantes nas nanomembranas de Ti e Cr. Finalmente, cálculos envolvendo elasticidade contínua sugeriram que para uma nanomembrana de Si com espessura adequada, o InAs pode transferir strain suficiente para possibilitar o crescimento epitaxial coerente. Ainda, medidas de espectroscopia Raman em moléculas auto organizadas de 1-octadecanethiol, adsorvidas em Ag e aprisionadas entre as paredes dos microtubos metálicos, sugeriram que tal sistema pode ser utilizado como um dispositivo SERS para self-assembled monolayers / Abstract: Freestanding nanomembranes (NMs) are defined as metallic, semiconductor or oxide ultrathin films with nanometer thickness and macroscopic surface areas. In general, they are obtained by a process of selective underetching of a sacrificial layer, whose role is gradually release them, allowing relaxation of their stored elastic energy in a controlled way, ensuring integrity of the final structure. In this work, freestanding edge-supported Si nanomembranes are used as compliant substrate to the InAs growth on a SOI substrate in a MBE chamber. Furthermore, strained metallic nanomembranes (Ag / Ti / Cr / Ag) are used to obtain rolled-up metallic microtubes. A detailed analysis of sample morphology, InAs island and metallic microtube structure, strain on both systems and their possible applications is carried out. Scanning electron microscopy shows the structures stay intact during and after deformation. Atomic force microscopy reveals a lower island density on the top of the freestanding membranes. Moreover, it allowed optimizing the surface parameters of the strained metallic membranes, rolling-up tubes with pre-defined diameters and ensuring convergence with the proposed analytical model. X-ray diffraction and finite element modeling is used to elucidate the observed strain states in both structures. The bending simulations of compliant Si substrate and rolled up metallic microtube suggest, respectively, a lateral strain distribution depending on the island position on the freestanding membrane and a constant strain distribution on the Ti/Cr strained NMs. Finally, continuous elasticity calculations suggest that for a Si nanomembrane with adequate thickness, the InAs can transfer enough strain to enable coherent epitaxial growth. In addition, Raman spectroscopy measurements of 1-octadecanethiol self-assembled molecules adsorbed on an Ag nanomembrane and trapped between the microtube Ag walls suggest the system could be used as a SERS sensor for self-assembled monolayers / Mestrado / Física / Mestre em Física